环球视界--国际水务科技前沿（第3期）
图. 新型便携式“芯片实验室”设备可快速检测沉积物毒铅含量。该微型装置使用氧化石墨烯作为铅检测器，可以从样品中提纯铅。图片来源: Azam Gholizadeh
由于沉积物是水生生态系统中有害重金属的主要来源之一，因此快速、实时地检测沉积物中的重金属至关重要。常规检测铅，汞和铜之类的有毒金属，通常需要先收集样品，然后再将样品送至实验室进行分析，不仅价格昂贵而且耗时，通常需要好几天才能得到检测结果。因此迫切需要一种灵敏且价格低廉的设备，不仅便于携带，还可以在短时间内就地分析、检测样品，以便快速识别污染热点。
电化学传感器具备快速检测能力，但是针对重金属的原位测量，电化学传感器受限于复杂的预处理。为克服此缺点，罗格斯大学的研究人员开发了一种集成系统，由多孔基体组成，可将Pb2+提纯至用作活性传感材料的氧化石墨烯（graphene oxide, GO）薄膜上。该设备的紧凑传感系统主要由两个组件组成：（1）带有氧化石墨烯的改进型电化学传感器，以及（2）由人造海绵（cellulose sponge）组成的预处理柱。
低价有效的滤膜已十分常见，可普遍用于水处理、半导体制造以及食品饮料行业；但是大多数滤膜都很容易被有机和无机材料堵塞，随着时间的推移造成严重的膜污染。
美国能源部阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）的科研人员们近期开发了一种用于滤膜的光活化涂层，可以实现滤膜的自我清洁，无需关闭正在运行的过滤系统来进行清洁或更换膜组件。
图. 膜污染光致自净示意图 图片来源：Argonne National Laboratory
路面坑洼经常导致过往车辆轮胎和悬架的损坏。目前，道路工作人员采用沥青填充修补这些坑洼；但是这种修复材料会渗出污染环境。近期，来自加州州立贝克斯菲尔德大学的研究人员提出了一种全新且生态友好的方式来修复道路——将污水处理产生的残留砂砾（通常进行垃圾填埋处理）进行处理，配制成为陶瓷砂浆（ceramic mortar）。这种物质通常称为砂砾辅助修补剂（grit assisted patch, GAP），相对于沥青来说环境友好，适用于修补坑洼，同时具备市场化潜力。
砂砾是污水处理过程中产生的一种不可降解的固体（主要是沙子和砾石）。由于包含有病原体和其他杂质，砂砾不适合直接回收利用，通常需要进行填埋处理。研究人员最终决定将砂砾与磷酸盐陶瓷（chemically bonded phosphate ceramic, CBPC）结合进行处理。CBPC通常用于处理危险或放射性废弃物，但目前还没有人将其用于污水产物。
湿砂与氧化钙和氧化镁混合，形成碱性砂浆，防止病原体扩散；
碱性砂浆中添加磷酸二氢钾，形成含砾CBPC砂浆。
传统的沥青修复剂在石油蒸馏后会留下粘性的黑色印记，并且含有对人体健康不利的多环芳烃。含砾CBPC修复剂消除了这种环境危害，而且制备过程中使用的基质由钙镁氧化物组成，对人无毒无害。到目前为止，研究人员已经在实验室分析了GAP的性能，实验证明其具有与沥青路面相当的抗压强度，并且使用寿命可能将优于沥青。基于这些初步发现，研究小组已为GAP申请了专利。同时，他们还在进一步提高GAP的抗压强度，可能将其用于其他应用（例如停车位末端的防撞/减速装置）。
下一阶段研究将评估GAP作为道路坑洼修补剂投与现有路面接触时的粘结强度，以及暴露于极端环境下的耐久性，为产品市场化做准备。研究小组目前正在进行示范性实验——在交通正常的运营道路上对GAP进行现场测试。如有必要，他们将研究添加剂以进一步改善新材料的机械性能和耐久性。此外，他们还计划对GAP和传统修复剂进行比较，以全面了解GAP在碳足迹和经济效益方面的优势。